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1、 电子技术综合课程 设 计课 程： 电子技术综合课程设计 题 目： 温度报警器 所属院(系) 电气系 专业班级 电气095 姓 名 吴昊 学 号 0917024109 指导老师 李翠华 完成地点 501实验楼 2011年 06 月 24日温度报警器的设计与制作一、 任务和要求：设计并制作一个温度报警器，要求如下：1、 用压电陶瓷蜂鸣器作为电声元件；2、 当温度在10至30范围内（允许误差1）时报警器不发声响，当温度超过这个范围时，报警器发出声响，并根据不同音调区分温度的高低，即：（1） 当温度高与30时，报警器发出两种频率交换的“嘀嘟”声响。（2） 当温度低于10时，报警器发出单频率声响。3、
2、 温度传感器输出电压可由直流信号源模拟，以0为0mv，温度每上升1，递增2mv;4、 设计并制作本电路所用直流电源。二、提示和参考文献（略）前言电子技术综合课程设计是学生学习电子技术十分重要的环节之一，是对学生学习电子技术知识的综合性实践训练。电子技术综合课程设计对学生综合素质、创新意识的培养，通过从验证性实验转移到加强基本技能的训练，从小单元局部电路为主的实验转移到多模块、综合系统实验，从单一的实验室内实验形式转移到课上课下、实验室内外的多元化实验形式，培养学生自主学习的能力和分析问题、解决问题的能力电子技术综合课程设计对于巩固所学的电子技术理论知识、培养学生解决实际问题的能力、加强基本技能
3、的训练都具有十分明显的积极作用。电子技术综合课程设计通过学生独立进行某一课题的设计、安装和调试完成的。要完成一个课题将涉及许多方面的知识，包括理论知识（设计原理方法）和许多实际知识与技能（安装、调试与测量技术）。课程设计的意义： 1、有利于基础知识的理解；2、有利于逻辑思维的锻炼 ；3、有利于与其他学科的整合；4、有利于治学态度的培养。 电子技术综合课程设计应达到如下基本要求：1 综合运用电子技术课程中所学到的理论知识去独立完成一个设计课题；2 通过查阅手册和文献资料，培养学生独立分析和解决实际问题的能力；3 进一步熟悉需用电子期间的类型和特性，并掌握合理选用的原则；4 学会电子电路的安装与调
4、试技能；5 进一步熟悉电子仪器的正确使用方法；6 学会撰写课程设计总结报告；7 培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。做课程设计的我们也应该做到以上基本要求，完成设计，达到此次课程设计的意义。在次非常感谢指导老师的教导，以及组员们的竭力协作。目录前言11 方案论证 22 单元电路的设计 32.1多输出电源电路 42.2放大电路52.3窗口比较器电路62.4单双频蜂鸣器电路72.5综合电路图83 仿真调试93.1电源电路的调试103.2放大电路的调试113.3窗口比较器电路的调试123.4单双频蜂鸣器报警电路的调试133.5综合电路的调试144 实验装调5 总结和体会附录：1电源电路图2放大器
5、电路图3窗口比较器电路图4单频蜂鸣器报警电路图5双频蜂鸣器报警电路图6温度报警器电路图7元器件清单8集成电路管脚功能1 方案论证1.1设计任务（1）用压电陶瓷蜂鸣器作为电声元件；（2）当温度在10至30范围内（允许误差1）时报警器不发声响，当温度超过这个范围时，报警器发出声响，并根据不同音调区分温度的高低，即：当温度高与30时，报警器发出两种频率交换的“嘀嘟”声响。（3） 当温度低于10时，报警器发出单频率声响。（4） 温度传感器输出电压可由直流信号源模拟，以0为0mv，温度每上升1，递增2mv;（5） 设计并制作本电路所用直流电源。1.2设计方案蜂鸣器窗口比较器放大器多输出电源根据任务要求，
6、所设计电路分为四个模块：所输出电源、放大器、窗口比较器和蜂鸣器。其中放大器的设计，既可以采用三极管放大，也可以采用集成运放放大，考虑到电路检测的方便，采用集成运放设计放大电路。蜂鸣器有单双频之分，亦有两种设计方法：三级管构建单双频电路或555构建单双频电路，为使电路简单易检测，决定采用555构建单双频电路。2单元电路设计2.1多输出电源电路多数出电源电路图如附录1。电源电路组成：电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电源变压器选择输出U1=16v的变压器；整流电路采用桥式整流电路；滤波电路中的电容耐压值U21.2U1，1.2U1=1.2*16v=19.2,考虑到实际领取电容的耐压，采用耐压值为2
7、5v的电容；稳压采用7812、7912、7805芯片。电路中所用到的元器件有；16v的变压器、整流桥一个、2200uF的电解电容2个、4.7uF的电解电容3个、3.3uF的陶瓷电容5个、LM7805一个、LM7812一个、LM7912一个；2.2放大电路放大电路图如附录2。放大电路采用同相比例放大。如图所示，同相比例放大电路中：Uo =1+（R1/R3 ）Ui 根据实际情况可知，温度传感器的输出电压很小，其输出电压为mV级，故将放大电路的放大倍数设为100倍。根据倍数以及集成运放的放大条件，分别取R1=1K，R2=1k，R3=99k 。 2.3窗口比较器电路窗口比较器电路图如附录3。在窗口比较
8、器中，集成运放工作在非线性区，输出只有高低电平之分。根据需要，将其阈值电压设置为2V和6V，由12V电源供电，采用电阻分压的方式设置阈值电压。其输出由稳压二极管稳定输出电压。如图所示： 取R1=6k,R2=4k,R3=2k,R4=1k,R5=1k,R1、R2、R3用来分压，R4、R5作为稳压二极管的保护电阻。2.4单双频蜂鸣器报警电路单频蜂鸣器报警电路图如附录3。双频蜂鸣器报警电路图如附录4。2.5综合电路图温度报警器综合电路图如附录6。3仿真调试3.1电源电路的调试用Multisim软件绘图仿真，如图所示，分别在7812、7912、7805的输出端加上电压表，其输出电压分别为12.497、-
9、12.676、5.623，通过改变电解电容的容值与陶瓷电容的容值，各电压表示数基本不变，故选定参数如图中所示。 3.2放大电路的调试放大器采用同相放大，放大倍数为100。用Multisim软件绘图仿真，如图所示：在同相输入端与输出端分别加上电压表，通过改变R5的阻值来改变输入端电压，其输出电压基本上是输入电压的100倍，输入电压为0.049v,输出电压为5.042v，有一定的不可避免的误差，与实际相结合，电路参数满足需求。3.3窗口比较器电路的调试用Multisim软件绘图仿真，如图所示：分别在输入端与输出端接上电压表，此窗口比较器的上限电压为6v,下限电压为2v。通过调节R5的阻值来改变输入
10、端的电压，当输入小于2v时，U1的输出端为低电平，U2的输出端为高电平；当输入大于2v小于6v时，U1和U2的输出端都为低电平；当输入大与6v时，U1的输出端为高电平，U2的输出端为低电平。调试的电压如图中的电压表所示，满足实际需求。3.4单双频蜂鸣器报警电路的调试单频蜂鸣器报警电路的调试用Multisim软件绘图仿真，如图所示：给输出端接上示波器，应得单频率波形。在仿真过程中，通过不断调整R3的阻值，得到频率稳定的波形双频蜂鸣器报警电路的调试用Multisim软件绘图仿真，如图所示：3.5综合电路的调试为了便于调试，先将前三级电路连接调试好之后再加入蜂鸣器的调试。用Multisim软件绘图仿
11、真，如图所示：分别在放大器输入端与输出端、窗口比较器的输入与输出端接上电压表放大器输出端即窗口较器的输入端，通过调节R2，观察各电压表的值。放大器的输出端电压为输入端电压的100倍。窗口比较器，当输入小于2v时，U4端为低电平，U5出端为高电平；当输入大于2v小于6v时，U4和U5的输出端都为低电平；当输入大与6v时，U4出端为高电平，U5出端为低电平。调试的电压如图中的电压表所示，满足实际需求。加入蜂鸣器后，其调试波形同单双频蜂鸣器的调试波。4 实验装调4.1多数出电源的装调按照电路图连接，接入220V、50Hz电压，测得电源输出+12.021V、-12.200V、+5.062V。4.2放大
12、电路的装调按照电路图连接，实际接入电路中的反馈电阻R3为100k的色环电阻，测得输入为0.061V时的输出为6.535V。用万用表分别测得R1=0.9860k,R2=0.9854k,R3=99.50k,带入公式得其放大倍数约为101.9。4.3窗口比较器的装调按照电路图连接，实际测得其阈值电压为1.980V，5.872V。用万用表分别测得R1=6.193k,R2=3.911k,R3=1.994k。4.5单双频蜂鸣器报警电路的装调按照电路图连接电路，测得单频蜂鸣器响时555的RST的最低电压为2.983V，双频蜂鸣器响时555的RST最低电压为4.395。4.6综合电路的装调将以上四大部分连接起
13、来，测得如下数据：放大器输入放大器输出（窗口比较器输入）窗口比较器输出之单频RST电压窗口比较器输出之双频RST电压单频蜂鸣器双蜂鸣器0.018V1.840V5.031V-0.756V响不响0.023V3.308V-0.754V-0.756V不响不响0.053V6.629V-0.754V5.083V不响响5总结和体会电子技术综合课程设计是基于数模电的课程设计，是学习电子技术的一个重要环节。本次课程设计棋的流程大体为：课程设计动员大会、指导老师分配小组课设任务、各小组进行审题分析并设计电路进行软件仿真、指导老师审图通过后领取元器件、试验测试调试、指导老师检验实验结果。在课设动员大会上，朱老师主要
14、介绍了课设的主要流程安排、进行设计应注意的问题以及课设报告书写应注意的问题。我们的指导老师为王少华老师，王老师将王悦、张雯、王薇露和我分配到同一小组，我们的课设题目为：温度报警器的设计与制作。在小组成立后，王悦同学被大家选为小组组长，负责与老师的沟通以及各成员之间的交流。在接到这个任务，我们没有急于分配各人的任务，而是大家根据课程设计的要求先去查找资料，熟悉设计要求所需电路模块及各模块所运用到的数模电知识。在查找资料之前，我先分析了温度报警器设计的要求：温度传感器输出电压可由直流信号源模拟，所以必须设计电源电路，又由温度传感器的特性可以知道温度传感器的电压变化为mV级，要输出到后级电路必须进行
15、放大；当温度在10至30范围内时报警器不发声响，当温度高与30时，报警器发出两种频率交换的“嘀嘟”声响，当温度低于10时，报警器发出单频率声响，由于报警分为：单频报警、不报警、双频报警，则需要设计单频蜂鸣报警电路和双频蜂鸣报警电路，而如何何种报警，则需要电压控制单双频电路的使能，而作为选择报警的电路不可能用选择器，根据其特点可以知道可用窗口比较器的输出分别控制单双频蜂鸣报警电路。通过以上分析，得出此设计应由四大模块组成：多输出直流电源、放大电路、窗口比较电路和单双频蜂鸣报警电路。附录1多数出电源电路2放大电路3窗口比较器电路4单频蜂鸣器报警电路5双频蜂鸣器报警电路6温度报警器电路图7元器件清单名称个数名称个数名称个数16V变压器17805178121791212200uF电解电容2整流桥1电源插头11k电阻42k电阻12k变阻器110k电阻4100k电阻63.3k电阻14.7uF电解电容43.3uF陶瓷电容50.01uF陶瓷电容310uF电解电容210k变阻器2NE555N3压电式蜂鸣器25V稳压二极管28集成电路管脚功能LM324管脚功能NE555N管脚功能 7805管脚功能 7812和7912管脚功能